包封率,是指被包裹物質(如某藥物)在脂質體懸液中占藥物總量的百分量。它是脂質體和納米粒質量控制的一個重要的指標,反映了藥物被載體包封的程度。
一、概念,二、測定公式,三、常用的測定方法,四、影響包封率的因素,五、提高包封率的主要途徑,六、展望,
一、概念
包封率是指被包裹物質(如某藥物)在脂質體懸液中占藥物總量的百分量。它是脂質體和納米粒質量控制的一個重要的指標,反映了藥物被載體包封的程度。
二、測定公式
包封率包括百分包封率和包裹容積的測定,一般文獻主要考察百分包封率(Encapsulation percentage , EN%)。其表達式是EN%=(1-Cf/Ct )×100%。式中Cf 為游離藥物的量;Ct為納米粒或脂質體懸液中藥物的總量。
三、常用的測定方法
脂質體(Liposomes)或稱類脂小球,是一種類似生物膜結構的雙分子層微小囊泡, 由天然的或合成的磷脂在水溶液中形成。 自1965年被發現以來,對其研究日益廣泛,已遍及生命科學及膜工程學等領域 , 並逐漸向臨床套用發展 。 在套用上,脂質體有如下優點:
(1) 被脂質體包封的藥物可被完好無損地輸送至不同的組織和細胞 ,直到脂質體破壞才 被釋放 ,達到靶向給藥的目的。
(2) 在藥物從脂質體中釋放之前,機體的其他組織和細胞受到保護 ,降低了藥物的毒性 。
(3) 脂質體的大小、 電荷和其他特性可以根據藥物需要發揮的作用而改變 。
(4) 脂質體可以不經任何化學修飾,同時作為脂溶性藥物和水溶性藥物的載體。
鑒於脂質體的諸多優點及其作為藥物載體的靶向性 、 延效性 、 提高藥物穩定性、可生物降解且無免疫原性和毒性等特點,其套用越來越廣泛,因此對其質量控制顯得愈發重要 。 目前常用的脂質體評價指標包括形態與粒徑及其分布、包封率、滲漏率、體外釋放等 , 其中包封率是脂質體質量評價的重要指標之一 。
脂質體包封率的測定通常是先將含藥脂質體與游離藥物分離 , 然後通過其他方法直接或 間接計算其濃度 。 若某藥物含量與某物理量 ( 吸光度 、峰高、 螢光強度 、放射強度等)成比例 , 亦可用物理量來表示。
- 1. 透析法 :
透析法利用半透膜分子大小差別 , 通過及時更換外相達到分離的目的。該法簡單 、準確 , 重複性好,缺點是耗時較長,所耗介質較多,易造成藥物滲漏。在套用此法時如能減少透析時間,可降低藥物的滲漏,從而提高藥物包封率。
- 2. 超速離心法 :
超速離心法利用游離藥物與含藥脂質體的重力差異進行分離,計算包封率,該法適用於亞微米級粒子,可用於樣品濃縮 。 但該方法成本較高,通常需要離心 l h 以上,且各批樣品間重現性差,藥物的包封率不高,原因可能是由於離心過程中造成一部分小脂質體丟失,或離心力導致脂質體中藥物滲漏丟失。
- 3. 凝膠柱層析法 :
常用的層析柱為葡聚糖凝膠( Sephadex ) 柱和瓊脂糖凝膠 (Sepharose) 柱 , 利用脂質體和游離藥物相對分子質量的差異進行離,但存在洗脫時間長、洗脫體積大、藥物濃度低等問題。
1.4. 陽離子交換樹脂法 :
陽離子交換樹脂法的機制是基於離子交換,即只要物質表面有可交換的離子存在,便可被離子交換樹脂通過離子交換而捕捉,故無論是游離藥物,還是藥物晶或是脂質體碎片,均可被吸附而與含藥脂質體分離。陽離子交換樹脂法測定包封率具有樣品用量少、耗時短、操作簡 單、成本低等優點。
1.5. 超濾膜過濾法 :
超濾膜過濾法利用游離藥物能通過濾膜,而含藥脂質體被截留在濾膜上來分離游離藥物與脂質體。該法存在濾過時間長、濾膜體積大、藥物濃度不高等缺點。
四、影響包封率的因素
1. 藥物的性質和濃度 :
固定脂質材料組成和製備工藝後,脂質體的包封率則由藥物本身性質所決定,包括藥物的溶解性、電性、相對分子質量及藥物濃度等。
脂溶性或水溶性特別好(即4.5< log Poct< -0.3) 的藥物可包封成具有較好包封率的脂質體 , logPoc為藥物在辛醇-水兩相中的分配係數Poct對數值。對於具有中間值的藥物,就難於形成理想的脂質體,為此,首先將藥物製成鹽 (log Poct < -0.3 ) 或酯化 (log Poct > 4.5 ) 再包封成脂質體。 氫化可的松 ( 0.59 < log Poct < 1.93 )不易製成脂質體,先酯化成氫化可的松棕桐酸醋(log Poct > 9 ) 後再製備 , 脂質體的包封率高且穩定。
不同等電點的藥物包封情況如下,用 PC: CH : SA 為 7 : 2 : l ( 摩爾比)正電荷脂質體包封眼鏡蛇毒 、 人IgG 、 牛血清蛋白和DNA的包封率分別為10.6 % 、17.7 % 、36.3% 和84.0 % , 其大小與4種物質等電點(9.16、7.3、4.7和1.3)相反。
2 .脂質體的製備方法和結構類型:
結構類型與包封率大小的一般順序是 : LUV > REV -MLv > SPLV > MLV > SUV。當處方擬定後,製備方法就可決定結構類型。分別採用水化法 、脫水-再水化法、前體脂質體法, 以大豆卵磷脂(sPC)製備了超氧化物歧化酶(SOD )脂質體,前體脂質體法的包封率為39.0% -65.4% , 而水化法和脫水-再水化法的包封率分別為0.7 % -12.6 % 和 1.8 % -2.9 % 。
其他方法如凍融法一般有較高的包封率,冷凍乾燥法冷凍過程往往導致包封率下降,選用適當的凍乾保護劑可大大改善包封率。超聲法的脂粒都小,小脂質體包封率與雙分子層膜彎曲度有關,膜彎曲度越小,包封率越低。 超聲法或激烈攪拌都會使水溶性藥物包封率降低。 另外製備脂質體使用的容器、溫度和各過程程式、時間等均對包封率有影響。
3.類脂膜的組成 :
膜的組成與脂質體的結構密切相關,對其包封率亦有影響, 如在PC中加人適量CH可增加包封率。採用脫水再水化法製備 SOD 脂質體時 , 包封率高達 (66 士5) % , 原因可能是採用了飽和度較高的蛋黃卵磷脂 (EPC ) 和膽固醇,使脂肪鏈的氧化程度大大降低,膽 固醇填充了磷脂分子間的空 隙 , 使膜上的磷脂排列 更加緊密。
- 4. 穩定劑 、分散劑的種類和濃度 :
PVP和環糊精等一些物質對脂質體的包封率也有一定影響。如先把藥物製成凝膠微球或加工 成環糊精包合物後,再包於脂質雙層膜,製得具有固態核心的脂質體,不僅具有靶向勝和良好的穩定性,而且還能提高包封率。
五、提高包封率的主要途徑
1. 對藥物結構進行適當改造,增強藥物的脂溶性或水溶性 :
在製備脂質體的過程中,先把10-羥基喜樹鹼和7-乙基-10-羥基喜樹鹼通過與油酸的酯化反應,生成10-羥基喜樹鹼油酸酯和7-乙基-10-羥基喜樹鹼油酸酯,增加 10-羥基喜樹鹼和7-乙基-10-羥基喜樹鹼的脂溶性,提高其油/水分配係數,從而提高所製備脂質體包封率。
2. 調節膜的組成:
製備脂質體時 , 在磷脂中加人少量的CH ,可提高包封率與穩定性。這是因為一定比例的 CH 可以增加脂質雙分子膜中分子的排列緊密程度,有助於減輕加熱時脂質分子經基的 彎曲結構增加,從而穩定脂質體和減少滲漏作用。但CH增加較多可能增加脂質雙分子膜的不對稱性,在加熱條件下,不對稱性更易導致膜的疏鬆,使藥物滲漏。
3 .提高膜的強度 :
在雙分子層膜中加入保護劑,使雙分子層膜剛性增加,結構緊密,可使脂質體較好地維持原包封率。
六、展望
包封率是脂質體研究的主要內容 , 提高包封率一直是脂質體研究中的熱點和難點。 影響脂質體包封率的因素較多 , 又因藥物性質的不同而不同。 上述各種脂質體藥物包封率測定法存在一個共同的問題 , 即所得包封率均較低。 如透析法 、層析法及濾膜法都是利用分子大小或密度差異進行分離 , 故較難將脂質體與藥物晶體和/ 或脂質體碎片分離 , 影響包封率測定的結果; 且 3 種方法都耗時較長 , 與藥物濃度有很大關係 , 在柱或者濾膜的選擇上也存在困難;離心法速度較快,但易造成脂質體中藥物的滲漏 , 且成本高;相比之下 , 陽離子交換樹脂法耗時短 ,成本低,不會造成藥物的滲漏、損失 , 能夠真正反映出脂質體的包封率。
在提高包封率方法中, 藥物結構改造具有一定的局限性 , 因為並非所有藥物均能製成符合條件的脂溶性或水溶性增強的藥物;在雙分子層膜 中加人保護劑,雖然提高了膜的強度 , 但是尋求合適的保護劑很困難;通過調整類脂的組成和比例,控制PH值、離子強度和選擇適當的製備方法等,也可製得高包封率的脂質體。因此,深入研究包載過程中藥物與脂質體膜相互作用,將成為新的技術和方法的理論依據,促進脂質體作為藥物載體的開發和使用 。